Металлодиэлектрические резонансно поглощающие дифракционные решетки оптического диапазона / Metal-Dielectric Resonance Absorbing Diffraction Gratingsin the Optical Range

Иванова И.Н. / Ivanova, I.N.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Клещенков А.Б. / Kleschenkov, A.B.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Лерер А.М. / Lerer, A.M.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Махно В.В. / Makhno, V.V.
Институт математики, механики и компьютерных наук ЮФУ / RUS Институт математики, механики и компьютерных наук ЮФУ
Махно П.В. / Makhno, P.V.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Тимошенко П.Е. / Timoshenko, P.E.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-090098

Иванова И.Н., Клещенков А.Б., Лерер А.М., Махно В.В., Махно П.В., Тимошенко П.Е. Металлодиэлектрические резонансно поглощающие дифракционные решетки оптического диапазона // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 90–98.
Ivanova, I.N., Kleschenkov, A.B., Lerer, A.M., Makhno, V.V., Makhno, P.V., Timoshenko, P.E. Metal-Dielectric Resonance Absorbing Diffraction Gratingsin the Optical Range // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 90–98.

Аннотация: Решена краевая задача о дифракции электромагнитной волны оптического диапазона на одномерно- и двумерно-периодических решетках, образованных металлодиэлектрическими неоднородностями, расположенными на многослойной подложке. Учтены свойства металлов и диэлектриков в оптическом диапазоне. Исследованы решетки, содержащие слои, у которых в оптическом диапазоне Re(ε)<0 (Au, Ag, Cu, AZO, GZO, ZrN). Приведены конструкции и результаты исследований неотражающих решеток, у которых при плазмонном резонансе наблюдается эффект полного резонансного поглощения.

Abstract: The boundary problem of electromagnetic waves diffraction in the optical range for one- and two-dimensional periodic grating formed by a metal-dielectric inhomogeneities located on a multilayered substrate is solved. The frequency dependence of complex properties for metals and dielectrics in the optical range was taken into account. The gratings containing layers with Re(ε)<0 (Au, Ag, Cu, AZO, GZO, ZrN) are studied. The optic models of anti-reflective gratings with full absorption at plasmon resonance are studied and discussed.

Ключевые слова: плазмон-поляритон, дифракционная решетка, плазмонный резонанс, потери, plasmonics, plasmon-polariton, diffraction grating, plasmon resonance, плазмон-поляритон

Литература / References
  1. Palash Bharadwaj, Bradley Deutsch, and Lukas Novotny. Optical Antennas. Advances in Optics and Photonics 1. 2009. P. 438-483. doi:10.1364/AOP.1.000438
  2. Гочжун Цао, Ин Ван. Наноструктуры и наноматериалы: синтез, свойства и применение / 2-е изд. М.: Научный мир, 2012. 515 с.
  3. Leem, J.W., Song, J.M., and Yu, J.S. Broadband antireflective germanium surfaces based on subwavelength structures for photovoltaic cell applications. Optics Express. 2011. Vol. 19. No. 27. P. 26308-26317.
  4. Nghia Nguyen-Huu, Michael Cada, Jaromír Pištora, and Kiyotoshi Yasumoto. Tunable Optical Filter Based on Gold and Silver Double-Sided Gratings and its Application as Plasmonic Sensor // J. of Lightwave Technology. 2014. Vol. 32. No 21. P. 3477-3484.
  5. Benjamin Vial, Guillaume Demésy, Frédéric Zolla. Resonant metamaterial absorbers for infrared spectral filtering: quasimodal analysis, design, fabri-cation, and characterization // J. of the Optical Society of America B. 2014. Vol. 31. No. 6. P. 1339-1346.
  6. Miller, O.D., Polimeridis, A.G., Reid, M.T.H., Chia Wei Hsu, DeLacy, B.G., Joannopoulos, J.D., Soljačić, M, and Johnson, S.G. Fundamental limits to optical response in absorptive systems // Optics express. 2016. Vol. 24. No. 4. pp. 3329-3364.
  7. Jia-Yu Lin, Kun-Da Zhong, and Po-Tsung Lee. Plasmonic behaviors of metallic AZO thin film and AZO nanodisk array // Optics Express. 2016. Vol. 24. Iss. 5. P. 5125-5135.
  8. Лерер А.М., Цветянский Е.А. Теоретическое исследование резонансно поглощающих дифракционных решеток // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. № 21. С. 77-86.
  9. Лерер А.М. Теоретическое исследование двумерно-периодических наноплазмонных структур // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. №11. C. 1160-1169.
  10. Лерер А.М., Донец И.В., Калинченко Г.А., Махно П.В. Теоретическое исследование наноплазмонных волноведущих структур // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. Т. 18. № 9. С. 5-13.
  11. Lerer, A. M., Donets, I.V., Kalinchenko, G.A., and Makhno, P.V. Volume integral method for investigation of plasmonic nanowaveguide structures and photonic crystals // Photon. Res. 2014. Vol. 2. No. 1. P. 31-37.
  12. Naik, G. V., Kim, J., and Boltasseva, A. Oxides and nitrides as alternative plasmonic materials in the optical range // Opt. Mat. Express 2011. Vol. 1. No. 6. P. 1090.